时间：2023-02-28 15:51:42
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关键词：电力技术前沿技术发展前景
“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为下世纪电力技术的重点领域。电力技术属于传统技术的范畴，技术创新和出现重大突破的机会要比信息科学、生命科学、材料科学等新兴学科少得多。但是，应该看到，电力技术与其他学科的相互交叉和渗透的趋势越来越明显。电力研究的一些前沿课题反映了这种趋势。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行评述。
1分布式电源
分布式发电装置（DistributedGeneration）是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。
当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。
1.1应用背景
由于公众对输电线路可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊越来越困难。例如，北美和西欧许多国家已决定一般不再兴建新的输电线路。于是，直接安置在用户近旁的分布式发电装置便成为一种替代方案。其次，与大电网配合，分布式电源可大大地提高供电可靠性，可在电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，维持重要用户的供电。加拿大魁北克省1997年冰雪灾造成输配电线路灾难性破坏，引起大面积停电，许多重要用户长期不能恢复供电。人们认识到，如果能有与电网配合的分布式电源在运转，供电可靠性将会大大地提高，一些灾难性后果是可以避免的。
对供电网难以达到的边远分散用户，分布式电源在技术经济上具有竞争力。此外，发展电动车电源是研究发展分布式电源的重要推动力。
1.2微型燃气轮机
微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。
1.3燃料电池
燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。
1.3.1燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。
通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。
磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。
1.3.2性能和特点
燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达584%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统。
目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。
1.3.3技术关键和研究课题
燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。
固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。
2大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第”
2.1大功率电力电子器件的重大进展
电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。
电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。近10多年来，可控整流器(SCR)、可关断的晶闸管(GTO)、MOS控制的晶闸管(MCT)、绝缘门极双极性三极管(IGBT)等大功率高压开关器件的开断能力不断提高。目前，已经生产出6kA、6kV的GTO，单个元件的开断功率可达到30MW左右，这无疑是一个巨大的进步。
近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为下世纪的电力研究前沿。
2.2灵活交流输电技术(FACTS)
灵活的交流输电系统(FACTS)是80年代后期出现的新技术，近年来在世界上发展迅速。专家们预计在未来这项技术将在电力输送和分配方面将引起重大变革，对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用，将会发挥重要作用。
灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。
FACTS技术的出现和应用的背景是：（1）发展电力市场的需要。原作为公用事业之一的电力面临着“放松管制”（Deregulation）的改革。一些国家颁布法令规定用户可以发电并售电给电网，允许电力用户可自由选择供电者，允许实行趸售托送（WholesaleWheeling），某些地区甚至允许实行电力零售托送。发电厂和电力用户可以根据协议通过电网售受电力。电网作为电力市场的物质载体，即发电厂和电力用户间电力输送和分配的通道，需要满足对电力潮流灵活调节控制的要求，而常规的交流输电系统却很难适应这一变化。
（2）发展互联电网的需要。在发达国家已形成了紧密相连、多电压等级的复杂互联电网。由于电路定则使然，电网内部线路及联络线在运行中实际的潮流分布与这些线路的设计输送能力相差甚远；一部分线路已过载或接近稳定极限，而另一部分线路却被迫在远低于线路额定输送容量下运行。这就提出了灵活调节线路潮流、突破瓶颈限制、增加输送能力，以充分利用现有电网资源的要求。发达国家由于环保的严格限制，新建输电线路十分困难，使得这一要求更为迫切。
传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。近年来，灵活交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。
尽管灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，并证明了它在提高线路输送能力、阻尼系统振荡、快速调节系统无功、提高系统稳定等方面的优越性能，但其推广应用的进展步伐比预期的要慢。主要原因有：工程造价比常规的解决方案高，因此，只有在常规技术无法解决的情况下，用户才会求助于FACTS技术；FACTS技术还需要进一步完善。目前FACTS技术的应用还局限于个别工程，如果大规模应用FACTS装置，还要解决一些全局性的技术问题，例如：多个FACTS装置控制系统的协调配合问题；FACTS装置与已有的常规控制、继电保护的衔接问题；FACTS控制纳入现有的电网调度控制系统问题等等。也有专家认为，FACTS技术尚不能更快推广应用是因为电力部门对新技术持谨慎观望态度，只有相当成熟的技术才会大规模应用。
随着电力电子器件的性能提高和造价降低，以电力电子器件为核心部件的FACTS装置的造价会降低，可能会在不远的将来比常规的输配电方案更具竞争力。国际大电网会议展开了有关STATCOM与SVC性能价格比的讨论，不少专家认为，由于STATCOM不需要采用大量的电容器就可以实现无功的快速调节，而电容器的价格多年比较稳定，不大可能大幅度下降；相反，电力电子器件的价格会不断降低，故预计STATCOM会比SVC（静止无功补偿器）更有竞争力。若将超导储能装置与STATCOM配合，可以实现系统有功功率的快速调节，这是以往任何的常规设备不能胜任的。
FACTS技术也在不断改进，一些新的FACTS装置被开发出来，例如可转换静止补偿器（ConvertibleStaticCompensator），它由多个同步电压源逆变器构成，可以同时控制2条以上线路潮流（有功、无功）、电压、阻抗和相角，并能实现线路之间功率转换。可转换静止补偿器具有下列功能：（1）静止同步补偿器的并联无功补偿功能；（2）静止同步串联补偿器的功能；（3）综合潮流控制器功能；（4）控制2条线路以上潮流的线间潮流控制（IPFC）功能；CSC被认为是第3代灵活交流输电装置。
电力电子器件的发展趋势是：一方面研制经济性能好的器件，以便降低设备造价；另一方面，研制开断功率更大的高性能器件。最近，国外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）为基片的电力电子器件。基片的耐压和热容量可大幅度提高，而元件的损耗却大大降低，从而使元件的断开功率可望有数量级的飞跃。这预示用电子高压断路器取代机械的高压断路器（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）已成为现实的可能。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统完全的灵活调节控制便将成为现实。
2.3定质电力技术
定质电力（CustomPower）技术是应用现代电力电子技术和控制技术为实现电能质量控制，为用户提供用户特定要求的电力供应的技术。
现代工业的发展对提高供电的可靠性、改善电能质量提出了越来越高的要求。在现代企业中，由于变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密的加工工具、可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用，对电能质量的控制提出了日益严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降，产生重大损失。
重要用户为保证优质的不间断供电，往往自己采取措施，如安装不间断电源(UPS)，但是这并不是经济合理的解决办法。根本的出路在于供电部门能根据用户的需要，提供可靠和优质的电能供应。因而，便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础的定质电力技术（CustomPowerTechnology）。
为提高配电网无功调节的质量，已开发出用于配电网的静止无功发生器(DSTATCOM)。它由储能电路、GTO或IGBT变换电路和变压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这是“定质电力”的关键设备之一。此外，静止无功发生器和固态开关配合，可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。另一关键设备是动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer)，它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况，产生补偿电压，使合成的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。
2.4新型直流输电技术
直流输电已是成熟技术。造价较高是其与交流送电竞争的不利因素。新一代的直流输电是指进一步改善性能、大幅度简化设备、减少换流站的占地、降低造价的技术。直流输电性能创新的典型例子是轻型直流输电系统（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了换流变压器，整个换流站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力，从而使中等容量的输电在较短的输送距离也能与交流输电竞争。此外，可关断的器件组成换流器，由于采用可关断的电力电子器件，可以免除换相失败之虞，对受端系统的容量没有要求，故可用于向孤立小系统（海上石油平台、海岛）的供电，今后还可用于城市配电系统，并用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。
2.5同步开断技术
同步开断(SynchronizedSwitching)是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压。这样，由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低，由于操作引起设备（包括断路器本身）的损坏也可大大减少。目前，高压开关都是属于机械开关，开断的时间长、分散性大，难以实现准确的定相开断。目前的同步开断设备是应用一套复杂的电子控制装置，实时测量各种影响开断时间分散性的参量变化，对开断时刻的提前量进行修正。即便采取了这种代价昂贵的措施，由于机械开关特性决定，还不能做到准确的定相开断，设计人员还不敢贸然降低电气设备的绝缘水平，以防同步开断失败造成设备损毁。因此，同步开断的优势没有发挥出来。
实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。美国西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件组成的固态开关，安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩短到1/3ms，这是一般机械开关无法比拟的。现在，由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”已问世。
2.6未来全可控的电力系统
现在的电力系统由于还依赖高压机械开关（油断路器、六氟化硫断路器、真空开关等）实现线路、设备、负荷的投切，尚不能做到完全可控。这是因为机械的慢过程不可能控制电的快过程。“电网控制”目前只能做到部分控制，本质上仍然是一个调度员的决策支持系统。如果电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统真正的灵活调节控制便将成为现实。
3状态维修技术
状态维修技术（ConditionBasedMaintenance）可以包涵可靠性为中心的维修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）。
3.1应用背景
这2项技术最初是应用于航空航天系统，后来移植应用于核电站的维修，近年已成功地用于发电厂设备的维修，并正在用于输变电设备的检修。
电力系统的可靠性在很大程度上取决于电力设施的可靠性。随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高，维修管理的重要性日益显现出来。维修费用占电力成本的比例也不断提高。一座现代化核电站的运行维修费用已超过燃料费用。如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，便成为电力部门或负责设备维修的公司面临的重要课题。
近年来，由于电力体制的改革，电力设备的维修也开始进入市场，过去电力部门独家负责设备维修的局面已被打破，电力设备制造部门也开始介入维修这一领域。由于设备制造商对设备的设计和薄弱环节了如指掌，加上备品备件来源有保证，往往在承接维修合同的竞争中处于有利地位。
电力部门对于设备的运行状况十分熟悉，对系统中可能出现的各种电气、热、机械应力和气象影响因素十分了解，承担维修任务也具有优势。竞争促进了技术的发展。过去电力设备维修常用的定时检修（TimebasedMaintenance）和以定时检修为基础，根据经验决定延长或缩短维修周期的做法已不能满足需要，需要发展新技术。
3.2主要技术内容
以可靠性为中心的维修（RCM）和预测性维修是互相紧密联系而又不同的2个技术领域。
以可靠性为中心的维修（ReliabilitycenteredMaintenance）是在对元件的可能故障对整个系统可靠性影响评估的基础上决定维修计划的一种维修策略。RCM技术在60年代末开始发展起来。当时由于宽体客机的投运，系统变得十分复杂，航空系统沿用定时大修的传统方法在经济上变得不可接受。根据元件故障后果的严重程度确定维修计划的RCM收到了良好效果，使航空系统可靠性提高。现在RCM已成为全世界几乎所有航空公司采用的方法。80年代美国EPRI将RCM引入核电站的维修，后来又应用于火电厂，取得了提高可靠性和降低维修费用的目的。现在正在研究变电站设备的RCM技术。
预测性维修（PredictiveMaintenance）是根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结果和其他信息来安排维修的技术。其关键是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进行分类和严重性分析（CriticalityAnalysis）,以决定设备（部件）是否需要立即退出运行和应及时采取的措施。
综上所述，电力设备状态维修技术涉及复杂大系统可靠性评价、先进的传感技术、信息采集处理技术、干扰抑制技术、模式识别技术、故障严重性分析、寿命估计等领域。
3.3先进传感器
先进的传感器(AdvancedSensor)是实现预测性维修的重要手段,是一个长盛不衰的研究热点。这是因为,故障诊断技术的发展首先决定于能否获取尽可能多的有用信息，这是数据处理和诊断决策的基础。为了提高故障诊断水平，研究各种新型传感器便成为电力界的研究热点。原来用于军事的传感技术，也有一部分移植到电力设备的状态监测上来。例如，用于锅炉管道高温应变测量的光纤传感器，是带有内部谐振腔的光导纤维，它可直接贴在被测管道上。用于测量锅炉燃烧室中温度的传感器，是用氧化铝保护的铂电阻，其测量精度优于1%。
美国电力研究院已开发出一种直接测量分析油中气体的金属*.绝缘子*.半导体传感器，它可在线直接测量和分析油中的4种气体并监视其变化趋势，现已用于一些电力部门的变压器。下一步工作是把测量微水的传感器和它集成起来，并配合负荷电流测量，弄清油中气体、水分随负荷的变化关系。
对紫外光下发萤光的一些传感器，可能会用于测量发电厂中的高温和应变。研究人员还在研究利用偏振光遥测电场和磁场的技术，研究用压电材料的薄膜来测量腐蚀和积尘，传感器测得数据的无线传输也是需要解决的一个重要问题。
3.4故障诊断的信息处理技术
对采集到的信号加工处理，要比采集信号本身更为困难，信号加工和处理的目标有3：从现场中大量的背景干扰信号中提取有用的信号；根据测得的信号进行故障分类；判断故障的严重程度，以便决定设备是否需要退出运行。
为抑制现场测量中不可避免的干扰，除了应用硬件滤波器和数字滤波技术以外，近年的研究发现小波变换技术可有效地滤除稳态信号（如现场测试中经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰)，可以把有用信号从比信号强几个数量级的干扰中提取出来。
故障信号的分类则是更为困难的研究课题。过去用频谱来区分故障类型的方法有很大的局限性。因为许多不同类型的故障信号频谱往往有一部分甚至大部分是重叠的，在频域内很难加以区分。研究故障的“指纹特征”以及提取和识别指纹特征的方法便成为故障诊断研究的一个重要的分支。在研究的故障分类方法有：神经网络、专家系统、小波分析、分形维分析等。
4电磁兼容技术
电磁兼容（EMC）是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日显重要。
电力系统中，在电网容量增大、输电电压增高的同时，以计算机和微处理器为基础的继电保护、电网控制、通信设备得到广泛采用。因此，电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。例如，集继电保护、通信、SCADA功能于一体的变电站综合自动化设备，通常安装在变电站高压设备的附近，该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生的极强的电磁干扰。此外，由于现代的高压开关常常与电子控制和保护设备集成于一体，因此，对这种强电与弱电设备组合的设备不仅需要进行高电压、大电流的试验，同时还要通过电磁兼容的试验。GIS的隔离开关操作时，可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压。这种快速暂态过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控制设备的正常工作。随着电力系统自动化水平的提高，电磁兼容技术的重要性日益显现出来。
4.1电磁兼容技术的主要内容和发展趋势
电力系统电磁兼容的主要内容包括：
（1）电磁环境评价。即通过实测或数字仿真等手段，对设备在运行时可能受到的电磁干扰水平（幅值、频率、波形等）进行估计。例如，利用可移动的电磁兼容测试车对高压输电线路或变电站产生的各种干扰进行实测，或通过电磁暂态计算程序对可能产生的瞬变电磁场进行数字仿真。电磁环境评价是电磁兼容技术的重要组成部分，是抗干扰设计的基础。
（2）电磁干扰耦合路径。弄清干扰源产生的电磁搔扰通过何种路径到达扰的对象。一般来说，干扰可分为传导型干扰和辐射型干扰2大类。传导干扰是指电磁搔扰通过电源线路，接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰，例如，通过电源线传入的雷电冲击源产生的干扰；辐射干扰是指通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰。例如，输电线路电晕产生的无线电干扰或电视干扰即属于辐射型的干扰。研究干扰的耦合途径，对制定抗干扰的措施，消除或抑制干扰有重要的意义。
（3）电磁抗扰性评价。研究电力系统中各种敏感的设备仪表，如继电保护、自动装置、计算机系统、电能计量仪表等耐受电磁干扰的能力。一般是采用试验来模拟运行中可能出现的干扰并在设备尽可能接近工作条件下，试验被试设备是否会产生误动或永久性损坏。设备的抗扰性决定于该设备的工作原理，电子线路布置、工作信号电平，以及所采取的抗干扰措施。随着电力系统中各种自动化系统和通信系统的广泛采用，随着强电设备与强电设备集成为一体的趋向，如何评价这些设备耐受干扰的能力、研究实用和有效的试验方法，制定评价标准将成为电力系统电磁兼容技术的重要课题。
（4）抗干扰措施，电磁干扰的产生和耦合。敏感设备是不可能完全避免电磁搔扰的。因此，往往比较经济合理的解决办法是在敏感设备上应用抗干扰措施。例如，电力调度大楼遭受雷击是不可避免的。但通往系统和调度自动化系统的安全运行可通过正确的接地、屏蔽、隔离措施加以保证。研究有效经济和适用的抗干扰措施也是未来电磁兼容领域的重要任务。
（5）电能质量。国际大电网会议36学术委员会（电力系统电磁兼容）把电能质量控制也列入电磁兼容的范畴，研究频率变化、谐波、电压闪变、电压骤降等对用户设备性能的影响。
4.2电磁场生态影响
国立科研机构是由国家(中央政府)建立和资助的各类研究机构，包括国家大型科研机构、部门所属研究机构和其他各类研究机构。国立科研机构是知识创新和技术创新的重要力量，主要承担与国家使命有关的基础研究和关键竞争前沿技术的开发，在国家创新体系中具有不可替代的作用。
我国国立科研机构每年产出大量的科研成果，但是对这些科研成果及相应知识产权的管理状况却不尽人意。在调查我国国立科研机构知识产权管理现状的基础上，分析其中存在的问题，然后借鉴国际著名科研机构的知识产权管理举措，为完善我国国立科研机构的知识产权管理机制提出对策和建议。
1我国国立科研机构的知识产权管理现状和存在的问题
1.1知识产权管理机构情况
目前，我国国立科研机构设置知识产权管理机构主要采取了挂靠式和独立式两种管理模式。挂靠模式下，知识产权管理部门一般都挂靠在科技主管部门内，没有专门的知识产权办公室或专业管理人员。管理人员一般管理科研成果的奖励、鉴定等，并在原有管理模式之下兼管知识产权管理。独立模式是成立专职的知识产权管理机构，配备必要的设备和一定的经费，并确定一定数量的专业管理人员。智力成果的产生及知识产权的形成、转移、许可和转化都由知识产权管理机构来统一管理。
笔者对我国64个国立科研机构的调查显示，设有专职知识产权管理机构的单位有7个，占总数的11％左右；由科技部门(如科研开发处、科技处、计划财务处、科技投资管理处等)管理的46个，约占总数的73％；由外事部门兼管的4个，占6％；由科技部门和外事部门共管的3个，占4％；由其他部门兼管的4个，占6％。关于知识产权管理人员的配备，在被调查的科研院所中，配备专职管理人员的有5个，占8％；配备兼职人员的单位有42家，占66％；个别单位既有专职人员，又有兼职人员，专兼职人员都没有的单位有17家，占总数的26％。有许多知识产权工作量大、面广、任务艰巨的科研机构也没有设置专门的管理机构和专职的管理人员。根据访谈中了解的情况，目前许多科研机构所从事的知识产权工作都是停留在专利统计、奖励申报和审查等流程性、事务性的管理层面。知识产权管理兼职人员往往未经专门学习和培训，缺乏工作经验，并且常因人员变动而难以保证。
1.2知识产权管理制度建设
根据笔者调查，在64家国立科研单位中，制定了知识产权管理内部规章制度的有20家，占31％，这说明，有2／3以上的调研对象正在建立或根本没有建立单位内部知识产权规章制度。根据对科研机构的管理制度所做的具体调研，除了少数知识产权工作开展较好的科研机构制定了知识产权管理规章制度，且内容比较全面之外，其他绝大多数科研机构的知识产权制度本身存在很多问题，如制度建设滞后、修订不及时、偏重知识产权的申请和授权等。以某科研机构为例，其关于科技成果的管理制度，基本上都是20世纪90年代末制定的，部分内容亟待更新。
1.3知识产权管理激励机制
1.3.1经费支持知识产权机构健全的科研机构每年都有一笔经费(大约在10万至30万元)，用于申请国内专利以及维持专利所需的年费。一般课题组支付专利申请费，科研机构支付维持费。有的研究院所每3年进行一次专利评审，如果某专利有效益，则继续支付专利维持费，否则研究院所就不再支付专利维持费了。根据调研结果，在对专利申请的激励方面，64个参与调研的国立科研机构中有48个制定了支持专利申请的经费补助政策，并且政策的规定比较具体，操作性强，基本上的得到了落实。
1.3.2科技奖励在对科研人员的奖励(主要是专利法规定的针对获得专利授权的奖励)方面，调研结果表明，绝大部分的科研机构对科研人员获得知识产权都进行了奖励，一般是针对不同的成果方式事先制定不同的奖励标准，并定期兑现。
1.3.3利益分配在知识产权利用(主要是专利的实施)过程中，科研机构通过对知识产权的转让或许可使用可以获得相应的报酬，这部分报酬一般可以按照一定比例在科研机构和科研人员之间进行分配，不同单位有不同的规定。但是，关于支付科研人员专利实施报酬方面不容乐观。许多科研机构都没有落实对科研人员报酬的支付，只有少数科研机构以变通的方法进行了一定程度的支付。这一方面是由于国家相关法律规范的缺失；另一方面也不能排除资金限制和部分科研机构管理方面存在的问题。
1.4我国国立科研机构知识产权管理机制存在的问题分析
1.4.1知识产权管理意识偏颇我国国立科研机构在知识产权管理中呈现重数量、轻质量，重申请、轻利用的特点。之所以重视知识产权，一方面，在很大程度上是因为科学论文和专利数量正在成为科研人员升职、晋级、评聘的关键要素，也成为科研机构彰显其科研实力的重要指标。因此出现了科研人员为求数量而将一些市场前景不明，价值不大的成果申报专利，或者将一个专利分拆成多个专利的情况。另一方面，目前我国国立科研机构的知识产权管理在很大程度上还停留在专利统计、奖励申报和评审等事务性工作方面，而对知识产权的开发利用和产业化等知识产权管理下游阶段的工作还远没有提上日程，导致我国专利技术应用转化率远低于发达国家水平，从整体上来说影响了我国的科技竞争力。这些简单化的认识曲解了知识产权制度的社会意义。
1.4.2缺乏专职知识产权管理机构和专业知识产权管理人才目前我国国立科研机构的知识产权管理通常属于科技处的职能，科技处工作内容繁多，对知识产权管理重视程度不够，这就使知识产权工作往往局限在成果管理的工作层面，缺乏对知识产权的申请、保护和利用上中下游管理工作进行有机结合的统筹考虑，难以进行全过程的管理。此外，负责知识产权管理的工作人员中很多都没有法律背景，也不具备相关专业知识，难以实现知识产权的高层次管理。
1.4.3知识产权管理制度不健全根据上文对国立科研机构知识产权制度建设情况所作调查，目前2／3以上的科研机构还没有形成规范的内部知识产权管理规章制度。而在已经制定规章制度的科研机构中，除了少数几个单位制度建设比较成熟、可操作性强之外，其他绝大多数科研机构的知识产权制度本身也存在诸多问题，有待完善。
2国外著名科研机构的知识产权管理策略
2.1德国马普学会(MPG)
马普学会(TheMax-Planek—Gesellschaft，MPG)是德国也是国际知名的综合性学术科研机构，成立于1948年，旨在推动科学领域的研究，下设80个科研机构和一些临时研究中心。
MPG在众多研究计划中积累了相当多的研发成果，其中不乏有商业价值者。因此，MPG在1970年设立了马普学会专利办公室，后转制为嘉兴创新公司(GarchingInnovationGmbH，GI)，负责对研发成果的管理和知识产权的应用。
GI的工作人员包括科学家、经济和法律专家以及专利工作人员，主要任务是：向研究所提供知识产权应用方面的信息；向科学家提供知识产权方面的建议；评估发明人的知识产权及其商业价值；聘请专利律师确定专利申请范围、谈判专利许可和优先协议；引导发明人与企业合作；在评价发明人思路、风险基金申报、支持的获取等方面给予指导；在知识产权应用过程中提供数据库、保护期限、商业利益划分、会谈和发明人联系方面的帮助等。
GI非常重视专利申请的审查与评价，认为专利申请的审查有利于对专利转化的可行性进行研究和审查，从而可以促进专利的后期转化，同时也有利于对非专利信息和专利信息的收集和分析，并借此判断专利是否能反映技术发展的趋势。GI的知识产权管理工作在实际操作中取得了很好的效果，不仅提高了MPG的专利申请数量和质量，而且通过专利技术许可和创办新公司等方式加快了专利技术的产业化过程，实现了专利技术的经济效益。
2.2法国国家科研中心(CNRS)
法国国家科研中心(CentreNationaldelaRecher—cheScientifique，CNRS)成立于1939年，是欧洲最大的基础研究机构，下辖7个学部和2个国家研究所。
1992年，CNRS协同其他国家科研机构成立了法国科学发明和转化公司(FISTS.A)，作为管理其科研成果的专门机构。FISTL6j的服务包括：评价和选择创新项目、制定和执行保护战略，并将新技术进行直接的或在线的产业合作研究、资金注入和技术转化合同谈判、帮助发现和管理初创企业等。
CNRS采取了一系列措施来促进知识产权的应用，包括：①制定创新法(InnovationLaw，1999)，以此来鼓励研究人员成为企业家，并通过孵化器和其他鼓励措施对其进行支持；②建立信息中心，促进实验室研究信息的传递，鼓励向缺乏研发能力的中小企业进行技术转让；③进行专业培训，通过对科技人员与产业界的合同关系、知识产权管理和其他相关培训来增强实验室创新成果向私营部门的转化应用。
2.3美国国立卫生研究院(NIH)
美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth，NIH)是世界上最大的医学研究及资助机构，成立于1938年，目前共拥有27个研究所及研究中心。
NIH非常重视科技成果的管理和转化，专门成立了技术转让办公室(TheOffice0fTechnologyTransfer，OTT)，对NIH的发明资产进行评价、保护、监控和管理。OTT的职责包括对每个研究项目进行评估、跟踪和管理，监督专利实施、谈判、许可证合同，提供合作研究和开发合同(cRADAS)政策回顾等。
在NIH中，OTr占有重要地位，直接受NIH主任管辖。OTT的办公室虽然设在NIH总部，但实际上所有的运作却是渗透到NIH每一个组成机构之中。OTr在NIH的每一个机构和研究中心都设有“技术发展协调员”，负责与具体项目科学家进行联系，了解项目情况。为了促进技术转让，OTr在美国的许多大学都设有自己的技术转让办公室，如加州大学、马里兰大学、华盛顿大学等。技术转让成功后，OTT会给予大学一定比例的许可费收益。
在经费支持方面，与马普学会各研究所承担专利申请费用不同，NII-I的专利中请费用不需研发机构承担，而是由OTT统一负责，而且对于任何有商业应用价值的产品，OTr都会尽力促进其商业化运作。另外，为促进研发机构的成果产出，OTT还规定，成功实现技术转让后将技术转让费的15％或25％返还给技术研发机构，但不得超过15万美元。
从以上案例可以看出，国际著名科研机构非常重视知识产权管理工作，都设立了独立的知识产权管理机构，这些机构逐渐发展演化成专职的知识产权管理公司，配备了具有多种学科和知识背景的管理人才。一方面对科研机构的科技成果产出进行评估，选择合适的知识产权保护方式；另一方面积极开展科技成果和知识产权的商业和产业转化与利用，促进先进科技在各创新单元之间的流动，既实现了自身的经济利益也发挥了知识产权的价值。
3完善我国国立科研机构的知识产权管理机制的对策建议
3.1树立正确的知识产权管理意识
要积极开展对科研人员和其他管理人员的教育和培训，一方面要明确保护知识产权的重要性；另一方面也要树立正确的知识产权价值观。政策制定者也要从有利于科学发展和技术创新的角度来制定政策，引导科研机构以更加合理的方式来评价科技成果和知识产权在机构科技评估和人员竞聘中所发挥的作用。
3.2加快建立专职的知识产权管理机构
知识产权管理机构是知识产权管理的“作战部”、“参谋部”和“后勤部”，设立专职的知识产权管理机构有利于集中人力、物力和资金从整体上规划和组织知识产权的创造、申请、保护和利用的全过程，有利于充分调动管理人员的积极性，使其集中精力专职服务于知识产权管理工作。
3.3实行知识产权管理人员从业资格证书制度
知识产权管理人员的素质能力直接决定了知识产权管理水平的高低。随着科技发展和新型科研合作方式的形成，科技成果产出和知识产权管理工作将变得越来越复杂，特别是在全球研发网络背景下，知识产权管理工作可能会涉及多国利益，因此要求知识产权管理人员不仅要具有法律背景和相关专业技术知识，还要能够灵活处理涉外知识产权事务。实行从业资格证书制度有利于培养更高层次的综合型知识产权管理人才。
3.4完善知识产权管理制度
对知识产权的有效管理依赖于合理的知识产权管理制度，知识产权管理制度应该包括以下方面：科技成果登记制度；评估、选择申请专利的种类及保护方式的制度；科技成果及专利资助和奖励制度；知识产权质量评估制度；科技保密制度；对职工调入和离职人员签订知识产权保护协议制度；职工离职后的竞业限制制度等。此外，知识产权管理制度的建设是一个不断完善的过程，应该与时俱进，根据实际操作情况及时进行调整和补充。
3.5为知识产权管理提供充足的资金支持
知识产权管理费用主要包括专利申请费、审查费、维持费和费以及对专利申请人和单位的奖励费用和用于知识产权管理工作的办公费用等。充裕的知识产权管理资金能够激发科研人员和知识产权管理人员的热情和积极性，保障知识产权管理工作的顺利开展。
根据运动技能形成过程中的不同阶段的特点,我采用不同的教法:
初学阶段:紧抓住主要环节进行教学,不过多强调教学的细节。推铅球最后用力是技术的关键,我们要在教学中投入大量的时间和精力进行练习,并多作示范,帮助学生体会动作要领及环节的用力顺序,强调超越器械动作方法及重要性,以缩短初学阶段时间。同时,充分发挥两个信号系统的作用,特别注重发挥两全信号的作用。1.精讲。讲解简明扼要,便于学生理解。2.多练。我们要经常做示范,从不同的角度增加学生发生的感性认识,并要求学生反复练习,体会动作要领,同时我们要及时指出学生发生的主要错误及其原因所在。3.通过动作正确的学生和动作错误的学生对比示范,逐步使学生树立正确推铅球的动作技术概念,促使分化抑制较快的建立,对正确的动作予以肯定,并用鼓励的语言刺激强化“好、对!”。对不正确或错误动作,不予以强化及时指出“不对!错了!”。
泛化阶段:主要帮助学生掌握动作的细节部分,要求用力蹬地,快速移动,做出超越器械动作,对学生提出严格的要求,有错就纠,加速形成正确的运动技能,促进分化抑制和延缓抑制的进一步发展。
巩固和运用自如的阶段:其主要的任务就是防止已定型的推铅球技术能发生消退,教学中要加强练习,反复练习不断予以强化。有道是熟能生巧,功到自然成。
(一)研究对象与方法
本研究以初学学生为研究对象,研究方法:文献资料及观察法的基础上,进行系统分析。
(二)在教学实践中,我们要采取了以下手段和方法
1.首先要掌握原地侧向推铅球技术。在一段时间教学后,特别要强调推铅球的动作要领及方法,使学生较快地掌握原地侧向垫步推铅球的动作技术概念,为今后侧向垫步推铅球打下良好的基础。
(1)根据学生力量大小不同姿势进行臂屈练习,如推墙练习,斜立撑;两人一组掌心相对,手指相对练习推手,要求伸臂用力动作快。这些练习与推铅球出手时的动作相似,能使学生比较正确的本能感受和技能刺激。
(2)二人一组,后面一位同学拉住前面一位同学的左手,稍稍用力,使他做出蹬地转髋的动作,保持一段时间(10″—15″)要求有超越器械的动作,使学生感受到推铅球的用力顺序,建立正确的感性认识。在练习的过程中及时纠正学生的错误动作,同时伴以语言信号刺激,叫学生反复练习,强化正确动作概念,形成良好的技术动作基础。
(3)①先要求学生进行徒手模仿练习将原地侧向推铅球技术按“蹬地送髋”、“起体制动”,“送看推球”三个动作环节来进行练习。先体会各动作环节的肌肉感觉并适时地叠加直至完整动作。及时纠正练习中出现的错误动作,集体与个别相结合。
②持球练习:铅球置于指根,掌心不能触球,把球放在锁窝处,大拇指朝下,肘关节抬起(略低于肩),自然而放松。
③推高与拔指练习
A、在投掷的前方设定一定高度的横杆,学生在原地或正面推铅球过杆,注意出手的角度及速度,同时注意上下肢的协调性及上肢的用力顺序、顶肩、挺胸、抬头,右肩用力向前迅速伸臂推球,屈腕拨指。
B、①徒手拨指练习:左手压住右手中间三指,右手尽力前推,要求肘关节抬起,有正确的出手角度(38°—42°)
②在高处悬挂一实心球,进行拨指练习。
(4)持球投掷:在掌握上述动作的基础上,学生对原地推铅球的技术有比较清楚的认识,学生之间可以相互指正,共同提高,对在练习中出现的错误动作,教师要及时纠正,并要多做示范,使学生强化正确动作技术。
2.在掌握原地侧向推铅球的基础上,练习侧向垫步推铅球。
垫步推铅球是为高中阶段学习滑步推铅球的一种过渡性技术,垫步和滑步都是为了使铅球在出手的瞬间获得较大的初速度。在教学中要强调垫步的动作方法,抓住垫步与最后用力的紧密衔接这一技术关键。A右侧向移动比较快,要求:屈膝微蹲,移动动作而平稳;B增强腿步肌肉力量练习;C徒手垫步:要求重心平稳,脚步移动快速有力。要求做出超越器械动作,蹬地有力,两腿同时用力,几乎同时落地。
(5)持球练习垫步:动作要求同上,但学生在练习中往往铅球要离开肩或球不贴紧颈及肘关节下落,所以要练习中,特别要注意这几个环节,及时纠正错误,同时要帮助力量小、个子矮的同学克服心理障碍,增强信心。
(6)在掌握原地推铅球和垫步的基础上侧向垫步推铅球,就会起到事半功倍的成效。分解动作到整个动作再分解动作,学生对技术的掌握就更扎实,技能也在不断地提高,形成比较稳定的动力定型。
(三)教学效果及体会
在教学实践过程中,铅球教学时间是比较少的,要很好地掌握推铅球技术,仅凭课上的时间是很不够的,教师应督促学生在课外活动时,也要进行练习,并且还可以布置徒手动作技术的回家作业,空闲时,学生可以练习,这样既得到了积极性的休息又提高了推铅球的技术。由于男女学生体质和身体素质的差异,在学生学习过程中男生掌握推铅球技术明显快于女生,所以,在教学中,女生学习推铅球技术的时间要增加2—3学时,这样才能与男生同步,同时又要用鼓励帮助的态度,来克服女生畏难的情绪,激发她们的学习积极性。只有这样,才能全面地提高学生推铅球的技术和技能。
参考文献
①邰崇禧等.中学体育教材教法。
关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制
一、引言
信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(FullClosedACServo)、直线电机驱动技术(LinearMotorDriving)、可编程序计算机控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和运动控制卡(MotionControllingBoard)等几项具有代表性的新技术。
二、全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统,使得高精度自动化设备的实现更为容易。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。
三、直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
四、可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。
基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。
五、运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。超级秘书网
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地,运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
在春、秋2季均可进行。春季在4月下旬至5月底，此时气候温和，枝条活力强，插后1个月即可生根，成活率高。秋季扦插在8月下旬至10月底进行，此时扦插受昼夜温差大影响，生根相对较慢，要40~50d才能生根，成活率比春插稍低。
2苗床准备
扦插育苗宜选择土层深厚、结构疏松、通透性能佳、富含腐殖质、排水良好的地块作插床。插床拌入腐熟的农家肥（猪粪、牛屎）3000kg/hm2、过磷酸钙375kg/hm2作基肥，再拌入火土灰或谷糠灰300~450kg/hm2，以利透气。为减少扦插苗发病，插前要对土壤进行消毒，用50%退菌特可湿性粉剂500~800倍液喷洒土壤，再用塑料薄膜覆盖3~4d，揭膜后1周扦插。
3插穗的选择与修剪
选择当年生、没有病虫害的健壮枝条（以花后枝条较好），剪除枝条上部，选取枝条中、下部，每10cm左右剪截1段，作为一根插穗，其上保留3~4个腋芽。不留叶片或仅保留顶部1~2片叶片，以防插条内水分和养分流失，以利扦插生根及控制枝、叶生长。插穗上端剪成平口，下端剪成斜口，剪口距腋芽1cm。剪口要平滑，以便形成愈合组织。
4扦插前的生根处理
一是浸泡法。用2号ABT生根粉配成30~50mg/kg溶液，将插穗以50~100根捆为1捆，下端2cm浸入该溶液2~4h，取出后插入苗床，深度3~5cm。二是蘸法。用50%酒精和萘乙酸或吲哚丁酸配成500mg/kg溶液，将插穗下端2cm浸入该溶液中2~5s，待药液稍干后，立即插入苗床。为避免插穗在生根期间因病菌侵袭而腐烂，还可在配制生根药剂时，同时加入2.5%克菌康。把剪好的插穗按50根1捆，将其下部5cm浸入100mg/kgGGR6号溶液中1~2h，可提高扦插成活率。
5扦插
尽可能做到随剪枝、随处理、随扦插。扦插时千万不要伤及皮部，一般先用小木棒或用手指在插床上插出1个小洞，再将插穗放入洞内。扦插深度为插条长度的1/2~2/3，株行距为10cm×15cm。插后用手将土压实，浇1次透水，使插穗与土壤紧密结合。
6插后管理
（1）架拱棚、盖遮阳网。塑料棚可调节土壤和空气的温度和湿度，遮阳网可防止阳光直射，降低温度。遮阳网的透光率以20%~30%为宜。除在苗床顶上覆盖遮阳网外，还要在苗床的东、西侧挂帘遮光，以减少早晚阳光照射。月季生根的最佳温度为20~25℃，温度过高，除覆盖遮阳网外，还可浇水降温和通风降温。
（2）浇水。扦插前期，插穗尚未萌发叶片，供水不宜太多，一般7~10d浇1次即可。1个月后，穗条开始生根、抽梢，耗水量逐渐增大，应3~5d浇1次。浇水量应依土壤湿度和空气湿度确定，做到土壤干湿适度。扦插后最佳的水分条件是：苗床的田间持水量保持在80%左右，空气相对湿度80%~90%。湿度过大，可控制浇水量和加强通风；湿度过小，可增加浇水量和喷水次数。
（3）施肥。插条需肥量不大，在整地时已施了基肥，故在成苗移栽前无需再土壤施肥，但要进行叶面施肥。即在扦插1个月后，每15d轮流用0.3%尿素液肥和0.2%的磷酸二氢钾液肥进行1次叶面施肥，以促进生根。
（4）除草。要及时拔除插床内的杂草，但不要动苗。
（5）炼苗。苗木生根半年后，要适当延长其通风和光照时间，以提高苗木适应外部环境的能力。
7病虫害防治
月季病虫害主要有黑斑病、白粉病、叶枯病、刺蛾、蚜虫等。防治黑斑病可喷施多菌灵、甲基托布津、达可宁等药物。防治白粉病于发病期喷施多菌灵、三唑酮即可，但以国光英纳效果最佳。在叶枯病防治上，除加强肥水管理外，冬天应剪掉病枝病叶，清除地下落叶，减少初侵染源。发病时应采取综合防治措施，并喷洒多菌灵、甲基托布津等杀菌药剂。刺蛾主要为黄刺蛾、褐边绿刺蛾、丽褐刺蛾、桑褐刺蛾、扁刺蛾的幼虫，于高温季节大量啃食叶片。一旦发现，应立即用90%的敌百虫晶体800倍液喷杀，或用2.5%的杀灭菊酯乳油1500倍液喷杀。蚜虫主要为月季管蚜、桃蚜等，及时用10%的吡虫啉可湿性粉剂2000倍液喷杀。
关键词：大果沙棘；嫩枝；硬枝；扦插育苗
大果沙棘是100多个抗寒、抗病、少刺或无刺、果大、高产、工艺品质好的优良沙棘品种的统称。目前，大果沙棘繁育园地面积小，母树少，远远满足不了各地对大果沙棘种苗的要求。因此，只有加速大果沙棘苗木繁育，提供大量优质苗木，才能促进沙棘产业的发展。在繁育方法上，改过去以种子繁育实生苗为主的方式为扦插育苗方法，成活率高、繁殖系数大，成本相对较低，且能控制雌雄株比例。大果沙棘扦插育苗有嫩枝扦插育苗和硬枝扦插育苗2种形式，现分别介绍如下。
1嫩枝扦插育苗技术
1.1苗床建立
育苗沙床是保证插条水分、养分供应及保持温度的基础，沙床的基质必须具备通气、渗水、容热等功能，才能保证插穗生根。育苗沙床的结构一般分3层：下层（基础层）卵石，厚度15～20cm；中层豆沙，厚度10～15cm；上层河沙（沙土），厚度15～20cm。扦插前床面沙土要进行消毒，减少病虫害对扦插苗的危害（消毒时用稀高锰酸钾溶液）。
1.2采穗
1.2.1采穗时间。采穗一定要选择一年生生长旺盛期的半木质化枝条。时间一般在6月下旬至7月上旬，一天当中，早晨带露水采穗最佳，采后盖塑料薄膜，避光剪穗。
1.2.2插穗规格和剪切方法。插穗长度一般7～11cm，茎粗0.3～0.5cm，用嫁接刀或单面刀削出斜切口，切口要平滑，在距切口上边缘0.3～0.5cm处留1个芽，以便早生根。剪好插条将顶部生长点及3～5个叶片留下，其余叶片剪掉，修剪好的插条应及时将切口部位浸放在盛水容器中，以免失水。
1.3扦插
扦插密度与深度是插条成活的重要因素。因此，要提高扦插成活率就必须选择合理的扦插密度和深度。扦插密度以株行距2cm×7cm、扦插700条/m2为宜；扦插深度以3～4cm左右为佳；一般在太阳落山时扦插，边插边喷水，插满苗床后，开喷雾装置。扦插后不需遮荫。因为扦条已经经过了1昼夜的饱水、适床过程，且大果沙棘嫩枝扦插是全日光育苗。
1.4合理使用生根剂
插穗浸泡在盛水容器中时，最好在容器中加入生根剂、吲哚乙酸或ABT生根粉1号，促进生根，浸泡时间12h。
1.5苗床管理
1.5.1水分及温度。高温高湿条件有利生根，保持温度在20～25℃，扦插后前10d，要经常喷水，沙土一定要保持湿润。
1.5.2施肥。扦插苗生根后，中期对养分需求相对较多。因此当植株叶片色变淡、生长势弱时，要追施氮肥；磷肥在做床整地时应施足，中期不必追磷；当叶尖及叶边缘变黄、只有叶片中部为绿色时应叶面喷施钾肥。
1.5.3病虫害防治。病虫害防治应以预防为主，在扦插前对育苗床用百菌清和根必治进行消毒。苗木生育期，应针对病虫害种类及生长密度及时喷撒相应的杀虫、杀菌剂，保证苗木正常生长。
1.6苗木移床
插穗一般10～12d生出不定根，20d完全生根，50d左右即可移床。乐都县因冬季气候寒冷，翌年春季移苗最好，移后苗圃地保湿即可成活。
2硬枝扦插育苗技术
2.1苗床建立
选择肥沃沙壤土，插前整地作床，苗床宽1.0～1.2m。
2.2采穗
2.2.1采穗时间。引进大果沙棘苗5年以后采穗，枝条要在休眠期采，即每年2、3月份进行，一般选择二至三年生木质化、健壮枝条。
2.2.2插穗规格。插穗长度20～22cm，采后的成捆插条基部置于粗沙中贮存，插条上不覆盖任何物，沙子温度保持1～3℃。
2.3扦插
扦插前苗床灌足底水，覆好地膜。扦插深度3.0～3.5cm，株行距5cm×10cm，扦插200条/m2。插穗用引哚乙酸或ABT生机粉1号溶液100mg/kg浸泡2h。
2.4苗木移床
当插穗上部叶芽开始生长，则说明插穗开始生根；当插条生长量达5～8cm时，即可拆除地膜，并且注意施肥、灌溉和防治病虫害，春季进行苗木移床。
硬枝扦插育苗与嫩枝扦插育苗比较，具有繁育方法简单、费用消耗少、繁殖系数大、露地扦插等优点；但硬枝扦插育苗必须在拥有相当数量二年生枝条情况下进行，而嫩枝扦插可采穗一年生枝条。因乐都县大果沙棘引进的数量有限，为缩短育苗周期，加速大果沙棘新品种栽培，采用嫩枝扦插效果较佳。
日前，世界范围内对经济学的数理分析之风渐盛。对于经济学研究及教学呈现的数理化趋势，国内外都展开了争辩。下面是编辑老师为大家准备的浅谈数理经济学教学的研究。
赞同者甚至是身体力行的实践者们认为，数学已成为现代经济学研究中最重要的工具。在分析经济问题时采用数理方法可以得到在纯语言的定性分析中难以直观得出的结果，它使得分析的逻辑更加严谨，表述更加准确精炼，且能将已有的经典经济理论拓展延伸。而批评者们则认为，经济学最重要的是注重理论思想的研究和传播。数理模型过度建设和使用无益于理论的创新，也无法准确反映现实复杂且不稳定的经济活动。数理经济学的本质是探讨如何用数学语言准确、精练描述经济学问题，并推敲通过数理分析而导出的数学关系式所表达的经济学含义及揭示的经济规律。在不脱离经济思想本质的情形下，科学地应用数理工具，进行经济理论的理解、应用和延伸，将有助于经济学科的长足发展。
数理经济学是一门方法论，它不是经济学的一个分支学科。就分析对象而言，它可以是微观或宏观经济理论，也可以是劳动经济、产业经济、公共财政等经济学分支学科。因此，数理经济学囊括了经济学各个方面内容，也涉及到了非常多的相关数学理论和模型，内容极其庞杂。这给教学工作带来了难度。国内关于数理经济学这门课程也一直没有形成统一的通用教材，除了国内学者们编写的少数教材之外，比较有影响力的是华裔经济学者蒋中一编写的《数理经济学的基本方法》《动态最优化基础》。有些高校直接采用了北美经济学研究生的相关通用教材进行授课。教学内容上以学习和参照国外的教学内容为主。
针对数理经济学覆盖内容众多、理论过于抽象、模型研究方法复杂等特点，笔者认为在进行数理经济学教学时，首先让学生了解相关经济学理论的精髓和核心思想，秉承从基本分析框架出发的思路，使学生掌握解决经济学优化问题的基本方法和原理，培养学生利用基本方法分析具体实际经济问题的能力，从而更好地把握数理经济学的学习，达到事半功倍的效果。
